氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。(1)已知:N2(g)+O2(g)===2NO(g) ΔH=+180....
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氮和碳的化合物与人类生产、生活密切相关。
(1)已知:N2(g)+O2(g)===2NO(g)
ΔH=+180.5 kJ·mol-1
2H2(g)+O2(g)===2H2O(g)
ΔH=-483.6 kJ·mol-1
则反应2H2(g)+2NO(g)===2H2O(g)+N2(g)
ΔH=________。
(2)在压强为0.1 MPa条件下,将CO和H2的混合气体在催化剂作用下转化为*醇的反应为CO(g)+2H2(g)CH3OH(g) ΔH<0
①下列能说明该反应达到平衡状态的是( )
a.混合气体的密度不再变化
b.CO和H2的物质的量之比不再变化
c.v(CO)=v(CH3OH)
d.CO在混合气中的质量分数保持不变
②T1 ℃时,在一个体积为5 L的恒压容器中充入1 mol CO、2 mol H2,经过5 min达到平衡,CO的转化率为0.75,则T1 ℃时,CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)的平衡常数K=________。
③在T1 ℃时,在体积为5 L的恒容容器中充入一定量的H2和CO,反应达到平衡时CH3OH的体积分数与的关系如图所示。温度不变,当=2.5时,达到平衡状态,CH3OH的体积分数可能是图像中的________点。
(3)用催化转化装置净化汽车尾气,装置中涉及的反应之一为:2NO(g)+2CO(g)N2(g)+2CO2(g)
①探究上述反应中NO的平衡转化率与压强、温度的关系,得到如图1所示的曲线。催化装置比较适合的温度和压强是________。
②测试某型号汽车在冷启动(冷启动指发动机水温低的情况下启动)时催化装置内CO和NO百分含量随时间变化曲线如图2所示。则前10 s内,CO和NO百分含量没明显变化的原因是__________________________。
(4)如图所示的装置能吸收和转化NO2和SO2。
①阳极区的电极反应为___________________________________________。
②*极排出的溶液中含S2O,能将NO2气体转化为无污染气体,同时SO可在*极区再生。写出该反应的离子方程式:______________________。(S2O在**条件下不能大量存在)
【回答】
* (1)-664.1 kJ·mol-1 (2)①ad ②75 ③F
(3)①400 K,1 MPa ②尚未达到催化剂工作温度或尚未达到反应所需的温度
(4)①SO2-2e-+2H2O===SO+4H+
②4S2O+2NO2+8OH-===8SO+N2+4H2O
解析 (1)将已知中的两个热化学方程式编号,按顺序为①和②,依据盖斯定律可知②-①得:2H2(g)+2NO(g)===2H2O(g)+N2(g) ΔH=(-483.6 kJ·mol-1)-180.5 kJ·mol-1=-664.1 kJ·mol-1。
(2)①根据题意,反应的条件为恒温恒压,混合气体的总质量为恒量,混合气体的体积为变量,则混合气体的密度为变量,混合气体的密度不再变化,能说明反应达到平衡状态,a正确;CO与H2起始的物质的量之比未知,若按系数比投料,CO与H2的物质的量之比为恒量1∶2,故CO与H2的物质的量之比不再变化,不能说明反应达到平衡状态,b错误;未标明v正和v逆,不能说明反应达到平衡状态,c错误;CO在混合气中的质量分数保持不变,能说明反应达到平衡状态,d正确,故选ad。
②根据“三段式”
CO(g)+2H2(g)CH3OH(g)
起始量(mol) 1 2 0
变化量(mol) 0.75 1.5 0.75
平衡量(mol) 0.25 0.5 0.75
根据同温同压下,气体的体积之比等于气体的物质的量之比得:
=,V平衡=2.5 L,则T1 ℃时的化学平衡常数K===75。
③恒温恒容条件下,当=2时,达到平衡状态时,CH3OH的体积分数最高,故当=2.5时,达到平衡状态时,CH3OH的体积分数可能是图像中的F点。
(3)①由图1可知,等压条件下,温度越低,NO的转化率越高,因此温度选400 K,相同温度下,NO的转化率随着压强的增大变化不大,所以选用较为经济的1 MPa。
(4)①依据图示可知,二氧化硫在阳极区域被氧化为硫*根离子,即阳极区发生反应SO2-2e-+2H2O===SO+4H+。
②*极排出的S2O,能将NO2气体转化为无污染气体,此气体为N2,同时生成SO,由于**条件下S2O不能大量存在,因此该反应要在碱*环境中进行,根据得失电子守恒、电荷守恒及原子守恒可知,该反应的离子方程式为:4S2O+2NO2+8OH-===8SO+N2+4H2O。
知识点:化学平衡
题型:综合题
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